沉積物中有機污染物的生物可利用性的化學(xué)測量方法

沉積物中有機污染物的生物可利用性的化學(xué)測量方法

準確測定疏水性有機污染物(HOCs)的生物可利用性對于評估沉積物生態(tài)毒性風(fēng)險，實施沉積物污染修復(fù)極其重要.在研究生物可利用性的理論機制的同時，不少工作也從實踐上探索測定生物可利用性的快速有效方法.傳統(tǒng)的沉積物生態(tài)風(fēng)險評估，常常運用沉積物中HOCs的有機碳標準化濃度來表征該污染物在生物體內(nèi)的蓄積量及其對生物體的毒性效應(yīng).但是，除了有機碳之外，還存在多種因素可能影響HOCs的生物可利用性，因此，這種方法的運用受到了一定限制，預(yù)測結(jié)果與實際測量結(jié)果出現(xiàn)較大偏差.利用分析化學(xué)手段測定污染物的生物可利用性，因具有快捷簡易、價格相對低廉的特點，已經(jīng)成為一個研究熱點.為了擴大化學(xué)測量技術(shù)的應(yīng)用范圍，需要建立相對獨立于沉積物基質(zhì)的方法，從而可以廣泛用于測定不同類型沉積物中HOCs的生物可利用性.

中國科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所有機地球化學(xué)國家重點實驗室游靜研究組近年來在沉積物中HOCs的生物可利用性與生態(tài)毒性方面開展了一系列工作.最近，在英國皇家化學(xué)會學(xué)術(shù)期刊Journal of Environmental Monitoring上發(fā)表了一篇綜述性文章(JEnviron Monit，2011，13，792)，針對目前多種生物可利用性測定技術(shù)并存的情況，特別探討了兩種代表性的化學(xué)測定方法(固相微萃取(solid phase microextaction，SPME)與Tenax樹脂萃取)在沉積物中HOCs生物可利用性測定的應(yīng)用基礎(chǔ)及其特點.

該綜述總結(jié)了近年來利用基質(zhì)-SPME和/或Tenax樹脂萃取預(yù)測不同類型沉積物中不同種類的HOCs的生物可利用性的文章，概述了兩種技術(shù)的理論基礎(chǔ)和方法學(xué)，討論了它們在沉積物風(fēng)險評估中的應(yīng)用以及這兩種方法之間的關(guān)聯(lián)，并著重比較了這兩種方法的優(yōu)缺點.這兩種化學(xué)測量方法從不同角度估算沉積物中HOCs的生物可利用性，基質(zhì)-SPME方法測定了HOCs的化學(xué)活性(即沉積物孔隙水中自由溶解態(tài)化合物的濃度)，而Tenax樹脂萃取技術(shù)所測定的是HOCs的生物可及性(即沉積物中可快速解吸部分的HOCs).盡管兩種方法的測量手段和目標不一樣，大量研究顯示它們所測定的結(jié)果都與沉積物生物積累實驗室中的動物體內(nèi)HOCs的蓄積量直接相關(guān)，因此可用于推斷HOCs的生物可利用性.采用基質(zhì)-SPME技術(shù)測定生物可利用性的優(yōu)勢在于該技術(shù)可方便實現(xiàn)在線檢測，而且通過選擇不同類型(極性)的SPME纖維，可將該技術(shù)用于測定較寬極性范圍的污染物的生物可利用性.但是，為達到HOCs在SPME纖維與沉積物孔隙水之間的平衡，SPME的采樣時間通常較長.與之相反，單點Tenax樹脂萃取方法更為省時省力.另外，Tenax樹脂萃取方法的檢測限更低，使之對于檢測高毒性污染物的生物有可利用性和毒性效應(yīng)更為有利.

最后，該綜述對這兩種化學(xué)方法用于測量沉積物中HOCs的生物可利用性的進一步研究提出了建議，指出需要開展更多的研究，以便了解沉積物中“鎖定”的污染物以及底棲動物直接食用沉積物顆粒等對沉積物中HOCs的生物可利用性是否具有顯著性貢獻及其貢獻的量化.同時，運用確效參考化合物等方法，通過動力學(xué)采樣技術(shù)，降低基質(zhì)-SPME技術(shù)的采樣時間，以及進一步完善化學(xué)分析技術(shù)測定指標與生物毒性效應(yīng)的關(guān)系等，都是將來能更好地將簡單快速的化學(xué)測量手段用于沉積物中HOCs的生物可利用性與毒性測定的理論與技術(shù)保障.